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DMPT的作用机理及在水产饲料中的应用

  DMPT(二甲基-β-丙酸噻亭)通过提高水产动物摄食频率,调节肠道酶活性起到诱食和促进生长的作用。作为水产诱食剂适用于所有水产动物,具有普遍意义。近年来,国内外学者对DMPT的研究越来越多。

  文/ 北京桑普生物化学技术有限公司  唐精  张宝彤 李爱琴 萧培珍

  水产动物诱食剂是一种非营养性添加剂,它是根据水产动物最喜食的动植物所含的化学成分进行提取或人工合成的物质。诱食剂的添加显著促进了养殖对象的摄食量,提高饲料利用率,进而降低饲养成本,提高养殖效益。二甲基-β-丙酸噻亭(Dimethyl-β-propiothetin,简称DMPT)为硫的代谢物,是广泛存在于海洋藻类和其他海洋生物中的活性物质,对多种海、淡水鱼类的生长、摄食均有不同程度的促进作用,增强水产动物对不良环境的抵抗力。

  1 DMPT概述

  DMPT(二甲基-β-丙酸噻亭,Dimethyl-β-propiothetin)富集于许多浮游植物、藻类及与藻类共生的软体动物,如蛤和珊瑚虫等细胞内,也富集于虾和鱼类体中。软体动物和鱼类体内的DMPT被认为是从食物中获取的,而藻类则能够合成DMPT,并能够在体内积聚到较高水平(3-5mM/L)。鱼类和软体动物体内的DMPT水平接近它们饵料中的水平。DMPT浓度水平按藻类(1mM/L),软体动物(0.1mM/L)和鱼类(0.01mM/L)的次序呈现下降趋势。据报道,海洋自养生物能够利用含硫的氨基酸合成DMPT

  2 DMPT的作用机制 

  2.1 调节渗透压

  据报道,DMPT为重要的渗透压调节因子,正是由于此才使得藻类能够生活在高盐分海水中而不受高盐和冷冻的影响。另外,也发现耐盐碱和干旱的较高等的植物也能合成DMPT

  2.2 提高摄食频率

  DMPT作为一种含硫化合物,主要通过提高水产动物的摄食频率起到一定诱食作用,研究表明,饲料在投喂过程中的损失量达25-30%DMPT加快水产动物的摄食速度,有效降低饲料损耗,对于环境保护以及提高养殖效率都有积极地作用。

  2.3 作为味觉受体的有效配体

  目前有关鱼类化学器官中能与(CH32S-基团起作用的受体研究尚属空白,从已有的行为学试验结果分析,鱼类肯定有能够与含(CH32S-和(CH32N-基团的低分子化合物相互作用的味觉受体。近年来研究发现,DMPT的诱食作用不同于L-氨基酸或核苷酸等其他物质,它几乎对所有的水产动物都有诱食和促进摄食的效果。

  2.4 作为甲基供体

  DMPT分子上的(CH32S-基团是动物营养代谢所需甲基的来源,动物肝脏中有两种甲基转移酶(E.C.2.1.1.3E.C.2.1.1.5)是动物利用(CH32S-基团上甲基的关键酶。用真鯛肝脏作试验材料,以多种含有(CH32S-基团的化合物作为底物,发现肝脏中E.C.2.1.1.3E.C.2.1.1.5酶的活性,以DMPT作底物时最高。

  2.5 调节鱼体肠道酶活性

  薛飞等(2007)报道表明,饲料中添加一定量的DMPT 能够显著提高异育银鲫肠淀粉酶、蛋白酶以及脂肪酶活性(P0.05)。肠淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶分泌量的提高,有利于食糜中碳水化合物、蛋白质和脂肪的消化吸收,进而促进水产动物的生长,另外,对杂食性鱼类来说,碳水化合物消化吸收率的提高,也是有利于碳水化合物的能量供给能力,从而起到节约蛋白质,促进鱼体生长的作用。

  3 DMPT对水产动物诱食和促生长作用

  3.1 DMPT的诱食作用

  据报道,DMPT可使鲤鱼和鲫鱼的摄食频率提高0.30.6倍;杨淑芳(1995)也发现在添加诱食剂的饲料饲喂鲤鱼,鲤鱼的饱食时间较空白对照组缩短1221分钟;中岛谦二(1992)报道,含硫有机物如1 mM/LDMPT可使鲤鱼、鮰鱼的摄食频率提高0.3-0.6倍。

  Nakajima等(1989)报道,以1.0 mM/LDMPT及其他含硫化合物混合成各种试验饵料,对照以蒸馏水混合替代,对鲫鱼摄食反应试验。结果发现,在第一次的4组试验中DMPT组比对照组咬饵频次高出126次;在第二次的5组试验中,DMPT组比对照组咬饵频次高出262.6次。

  在与谷氨酰胺的对比试验中,发现加入1.0 mM/LDMPT后,可使鲫鱼摄食频次提高约40%,鲤鱼提高30-50%;在以天然饵料对鲫鱼的试验中,鲫鱼对添加DMPT的饵料比对照组咬饵次数增加1.3-1.4倍。Nakajima等(1992)还报道,DMPT对普通贝类以及鲍鱼和牡蛎等特殊贝类,均有摄食刺激作用。

20种含有(CH32S-基团的低分子有机物对海水鱼和淡水鱼进行咬食行为和电生理学试验,结果发现,DMPT对淡水鱼,如金枪鱼、鲤鱼和黑鲫等3种鱼咬食行为的促进作用最强,对海水鱼真鯛和五条鰤的摄食行为也是有显著的促进作用。

  梁萌青等(2001)研究了5-磷酸肌苷酸、甜菜碱、鱼肉水解物、氧化三甲胺(TMA-O)和DMPT对虾的诱食和促生长作用。结果表明,DMPT的诱食作用最强,鱼肉水解物和甜菜碱的效果次之,5-磷酸肌苷酸和氧化三甲胺的效果最差。

  赵红霞等(2006)研究报道,南美白对虾饲料中添加DMPT的诱食效果优于添加10%乌贼膏。

  李星星等(2006)研究了不同诱食剂对异育银鲫、奥尼罗非鱼作用效果,结果表明,在饲料中添加0.05%DMPT0.1%DMPT0.1%鱼溶肽蛋白、0.3%甜菜碱、1%甘氨酸、0.5%L-丙氨酸以及2%五味子汁对异育银鲫、奥尼罗非鱼均有显著的诱食效果(P0.01)。

  马江耀(2008)研究了DMPT等七种物质对淡水石斑鱼、泥鳅、金鱼诱食效果。结果发现,对淡水石斑鱼诱食效果的强弱顺序为DMPT>甘氨酸>甜菜碱>牛磺酸>L一丙氨酸;对泥鳅诱食效果的强弱顺序为L一丙氨酸>DMPT>牛磺酸>甜菜碱>甘氨酸;对金鱼的诱食效果强弱顺序为牛磺酸>甜菜碱>DMPT>甘氨酸。

  马江耀(2008)研究了DMPT、牛磺酸、甜菜碱和L-丙氨酸等四种诱食剂对湘云鲫摄食和生长的影响,结果表明DMPT、甜菜碱、牛磺酸是湘云鲫很好的诱食剂,尤其DMPT的诱食效果明显优于其他3种诱食剂。

  3.2 DMPT的促生长作用

  研究表明,DMPT对真鯛和五条鰤的促进作用最明显,但对牙鲆(Paralichthys livaceus)的作用不显著;对两种淡水鱼——金鱼和裂喉鳟(Onvorhynchus mykiss)所做的生长试验表明,DMPT和维生素U的促生长效果非常显著,用包括维生素UDMPT在内的三种含(CH32S-基团的低分子化合物添加到日粮中饲养金鱼、鲤鱼和真鯛,结果DMPT的促生长效果最好,DMPT对真鯛的促生长效果比对另外两种淡水鱼更好。

  Nakajima等(1990)研究了在饲料中DMPT对海水鱼(真鯛、鰤、牙鲆)生长的影响试验。投喂真鯛及鰤的饲料中使用DMPT的最适浓度分别为5 mM/L1 mM/L。饲料中添加适量DMPT可有效地加快这些鱼类的生长。

  Nakamura等(1991)研究表明在饵料中添加0.1 mM/L0.05 mM/L0.01 mM/LDMPT使虾的日增重分别提高65.4%24.4%3.2%

  Nakajima等(1991)在以天然饵料对鲫鱼的试验中,对照以混有1 mM/L浓度的DMPT溶液的半天然饵料进行饲喂30d,结果发现,饵料中未加DMPT鲫鱼增重20%,而饵料中添加DMPT的鲫鱼增重50%

  赵红霞等(2004)研究表明,在饵料中添加300-600mg/kgDMPT对南美白对虾均有明显的诱食、促生长效果,其中以添加300mg/kg的效果最理想。

  李红军等(2005)研究表明,DMPT对甲鱼也有较好的诱食、促生长作用。在研究0.03%DMPT0.02%的肉碱的诱食和促生长对比效果试验中,发现在日粮中添加DMPT可以提高甲鱼的采食量和日增重。与对照组相比,DMPT组的日增重提高了5.6%,效果明显好于肉碱。

  马江耀(2008)以四种诱食剂对湘云鲫摄食和生长的影响的研究表明,特定生长率、增重率,DMPT>甜菜碱>牛磺酸>对照组>L-丙氨酸,DMPT表现极显著(P<0.01);饲料系数,DMPT<甜菜碱<牛磺酸<对照组<L-丙氨酸,DMPT和甜菜碱组极显著低于其它各组(P<0.01)

  4 DMPT对甲壳动物的脱壳和生长的影响

  Nakamura等(1991)研究结果表明,饵料中增加DMPT浓度至0.1mmol/L,能有效增加虾脱壳速度。

  在0.1mmol/L浓度水平下,DMPT与类似物维生素U、甜菜碱和胆碱对斑节虾的对照试验中发现,DMPT组对虾在5d后快速生长,虾的脱壳率明显提高;而维生素U组虾生长效果比DMPT组稍差,脱壳受到相当程度抑制;甜菜碱组和胆碱组对虾生长情况最差,脱壳情况也最差,表明甜菜碱和胆碱不是对虾的摄食刺激剂。

  甲壳动物的脱壳因水温和pH值变化而有差异。0.1mmol/L浓度的醋酸溶液(pH3.7)、丙烯酸(pH3.2)和丙酸溶液(pH3.4)比同浓度DMPT对对虾的脱壳刺激效果要差;将DMPT溶液用碱溶液调整至pH7.0,比未调整pHDMPT溶液对对虾的脱壳影响更大,可能是由于加入了碱性离子的缘故。因此,可以认为DMPT是对虾一个新的水溶性脱壳激素类物质。这种看法被甲壳动物能自身合成DMPT支持。

  5 结语

  DMPT最为一种含硫的水产诱食剂,通过提高水产动物的摄食频率达到诱食效果。DMPT由于对水产动物嗅觉神经具有强烈的兴奋刺激作用而被作为诱食剂应用于海水鱼、虾的养殖中,其促生长的机理可能由于水产动物嗅觉神经受到DMPT强烈刺激后,不但增强了摄食欲望,而且肠组织粘膜分泌淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶的功能也同时被激活。就目前的研究结果看,DMPT作为水产诱食剂适用于所有水产动物,具有普遍意义。总之,DMPT对鱼虾及甲壳动物是一个有重要作用的化合物,是鱼类一种新的类似维生素的物质。

它作为水产诱食剂有高效、安全、方便和环保等优点,适合在渔业生产中大面积推广应用。其深层次的诱食机理及尚需在分子生化方面做进一步研究;在不同水产动物上的适宜添加量也需进一步探讨。